熱間ショットピーニングによる金属母材表面への薄板の接合に関する基礎的研究

本研究では比較的大きなひずみとひずみ速度をもつ加工法であるショットピーニングを用いて、母材上に薄板を載せた状態で熱間で行い、薄板の接合の可能性を調べることを目的とする。それで、まず薄板を母材上に載せた試験片に一つのショット球を打ち込むモデル実験で試みることにし、ショット球を打ち込むときの速度や試験温度などの条件が薄板と母材との接合にどのような影響をおよぼすのかを調査した。まず、軟鋼板上にアルミニウム(厚さ20μm)を載せた状態で打ち込みを行った。試験条件としてショット温度は室温〜1000℃であり、ショット速度は1〜8m/sである。その結果、室温でも十分に接合が認められ、組織的に見てもアルミニウムと鋼の間には密着している様子が観察された。さらに接合強度の測定をV曲げで行った。アルミニウム層をまず外側に90度以上の曲げを行ったのち、再び元に曲げ戻してその表面のSEM観察を行なった。その結果、アルミニウムは曲げによる引張りと圧縮によって割れは生じたが、母地である鋼から剥離した跡はなく、全面にアルミニウムが覆われているのが見られた。このことから、ある程度の接合強度があるものと確認できた。同様にアルミニウム箔と銅(C1100)も同条件にてショットすると室温では接合できなかったが、温間以上の温度で接合が十分可能であった。以上の結果から、実際に行われているショットピーニングを熱間で行えば、金属材料表面への異種材料の接合が可能であると期待できる。今後は本方法の結果をもとにして実際に行われているショットピーニングの利用法に対する検討や設定条件に近い実験を行なう工夫を行なうとともに、本方法に適した熱間でのショットピーニング装置の設計についても検討していきたいと考えている。

本研究では比較的大きなひずみとひずみ速度をもつ加工法であるショットピーニングを用いて、母材上に薄板を載せた状態で熱間で行い、薄板の接合の可能性を調べることを目的とする。それで、まず薄板を母材上に載せた試験片に一つのショット球を打ち込むモデル実験で試みることにし、ショット球を打ち込むときの速度や試験温度などの条件が薄板と母材との接合にどのような影響をおよぼすのかを調査した。まず、軟鋼板上にアルミニウム(厚さ20μm)を載せた状態で打ち込みを行った。試験条件としてショット温度は室温〜1000℃であり、ショット速度は1〜8m/sである。その結果、室温でも十分に接合が認められ、組織的に見てもアルミニウムと鋼の間には密着している様子が観察された。さらに接合強度の測定をV曲げで行った。アルミニウム層をまず外側に90度以上の曲げを行ったのち、再び元に曲げ戻してその表面のSEM観察を行なった。その結果、アルミニウムは曲げによる引張りと圧縮によって割れは生じたが、母地である鋼から剥離した跡はなく、全面にアルミニウムが覆われているのが見られた。このことから、ある程度の接合強度があるものと確認できた。同様にアルミニウム箔と銅(C1100)も同条件にてショットすると室温では接合できなかったが、温間以上の温度で接合が十分可能であった。以上の結果から、実際に行われているショットピーニングを熱間で行えば、金属材料表面への異種材料の接合が可能であると期待できる。今後は本方法の結果をもとにして実際に行われているショットピーニングの利用法に対する検討や設定条件に近い実験を行なう工夫を行なうとともに、本方法に適した熱間でのショットピーニング装置の設計についても検討していきたいと考えている。